改性环氧基封装材料及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种改性环氧基封装材料，此外，本发明还涉及该材料的制备方法和 用途。
【背景技术】
[0002] -直以来电动汽车的电池箱体都采用易于成型的金属箱体，但金属箱体过于笨重 且耐腐蚀程度不高，给实际应用带来很大问题。随着注塑成型技术的不断发展，人们开始把 目光转移到树脂材料上。例如，德国法兰克福（2011年12月20日）电动车（EV)的电池箱 体过去由金属制成，如今，热塑性塑料和热固性塑料的电池箱体正在开发中，而热塑性塑料 材质的电池模块框架已经正式投入生产。
[0003] 然而，电动汽车最大的安全隐患是锂电池，提高电池本身的安全水平，是提升电动 汽车安全性的核心。电池系统易燃易爆的特点使得电动汽车的安全性成为世界汽车产业面 临的难题。而电池箱体作为电池组的载体，对电池组的安全工作和防护起着关键作用。
[0004] 电动汽车蓄电池组的电压，一般都远远大于安全电压36V，有的电动汽车的标称工 作电压甚至可以高达400~500V，这就对电池箱体的电绝缘性提出了要求。而且，电动汽车 启动或加速时电池的瞬间电流很大，电池温度会随之提高，如果不将电池充放电所产生的 热量及时导走，电池将无法正常运转甚至发生自燃和爆炸。因此，在满足箱体材料绝缘和机 械性能的基础上，同时对电池箱体的导热和阻燃性能提出了要求。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的不足，根据本发明的实施例，希望提供一种高效导热、高电 绝缘、环保阻燃，可在电池充放电所产生的高温环境下长期使用的改性环氧基封装材料，并 提出该材料的制备方法和用途。
[0006] 根据实施例，本发明的提供的改性环氧基封装材料，其组分及其质量百分比分别 为：
[0007] 环氧树脂9~18% ;
[0008]固化剂 4. 5 ~8. 5%;
[0009] 改性硅微粉填料70-75% ;
[0010] 导热剂1~5%;
[0011] 阻燃剂2~8%，其中：
[0012] 前述环氧树脂为ECN型环氧树脂、联苯型环氧树脂，或二者的混合物，混合物中 ECN型环氧树脂和联苯型环氧树脂的质量比为（0. 5~2) : 1 ;ECN型环氧树脂的结构式如式 (1)，联苯型环氧树脂的结构式如式（2):
[0013]
[0014] 式⑴和⑵中，η为1~400的整数；
[0015] 前述固化剂为线性酚醛树脂；
[0016] 前述导热剂为氧化铝（Α1203)、氢氧化铝[A1 (0Η)3]、氧化镁（MgO)和陶瓷晶须组成 的混合物，该混合物各组分之间的质量比为六1203 :|^1(0!1)3]:1%0:陶瓷晶须=1:1:1:2,并 由卧式无重力混合机进行充分混合；
[0017] 前述阻燃剂为可膨胀石墨和不燃性纤维混合物，该混合物中可膨胀石墨和不燃性 纤维的质量比为（2~5) : 5,并由卧式无重力混合机进行充分混合。
[0018] 根据一个实施例，本发明前述改性环氧基封装材料中，线性酚醛树脂为丙烯基线 性酚醛树脂或双酚A线性酚醛树脂。
[0019] 根据一个实施例，本发明前述改性环氧基封装材料中，改性硅微粉填料为改性角 形结晶硅微粉、改性球形熔融硅微粉、改性角形熔融硅微粉或改性低α-射线硅微粉。
[0020] 本发明中，改性硅微粉填料是通过表面化学方法改性后的硅微粉，表面改性剂可 为偶联剂、高级脂肪酸及其盐、不饱和有机酸和有机硅等。硅微粉的改性工艺如下：
[0021] 将硅微粉加入到三口烧瓶中，预热，加入氨水使pH= 8,控制温度于120°C预热2h 脱除水分，待温度降至90°C后加入硅微粉质量的0. 5~1. 5%的偶联剂进行表面改性，高速 搅拌90min后，105°C干燥。
[0022] 本发明利用导热剂中不同填料体系的尺寸和热流子耦合效应，达到填料间的导热 协同效应。
[0023] 本发明利用阻燃剂的膨化阻燃和无滴落性能，使得电池箱体材料达到薄壁阻燃和 高导热的完美平衡。
[0024] 本发明前述改性环氧基封装材料的制备工艺如下：
[0025] (1)各组分按照质量百分比加入到高速混合机，待混合均匀后，将混合物料加入到 热料筒的加料装置中；
[0026] (2)通过螺杆将混合物料送到热料筒的加热区，加热至150~160°C，混合物料逐 渐软化成熔融态；
[0027] (3)螺杆继续将塑化的熔融物料向喷口推动，并用150~250MPa的螺旋压力将熔 融物料推入闭合的模具中，充模时间为8~15秒；
[0028] (4)给闭合的模具施加70~lOOMPa的压力，施压时间为50~100秒，熔融物料在 高温高压下，迅速进行化学反应，然后固化成型；
[0029] (5)冷却50~150秒，开模，取出成型制品。
[0030] 本发明采用一类环氧预聚体作为基础树脂，以具有阻燃特征的无机陶瓷粉体和 高导热特性陶瓷为主要添加剂，通过控制树脂和无机粉体的界面强度和导热性能匹配 (Bruggeman规则）、无机粉体的亚微观尺寸匹配（Horsfield原理）和官能团化的树脂材料 和表面改性的无机粉料（化学改性），通过物理混合、材料恒温增粘等工艺，制备出具有高 效导热、高电绝缘和环保阻燃的可注塑级改性环氧基封装材料。
[0031] 随后的实施例将证明，本发明改性环氧基封装材料具有优异的导热性能（>2. 5W/ m·?)和电绝缘性能（>5000V)，同时，本发明改性环氧基封装材料的阻燃级别可达到0. 8_ 以上。亦即本发明改性环氧基封装材料具有高效导热、高电绝缘和阻燃的特点，可在电池充 放电所产生的高温环境下（> 130°C)长期使用，通过传统低温注塑成型方法，能够将本发 明改性环氧基封装材料应用于制备高充放电效率的电池箱体，构成电动（汽）车电池组封 装材料。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发 明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可 以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范 围。
[0033] 本发明以下实施例1-8中，改性角形结晶硅微粉、改性球形熔融硅微粉、改性角形 熔融硅微粉和改性低ct-射线硅微粉的改性工艺如下：将硅微粉（角形结晶硅微粉、球形 熔融硅微粉、角形熔融硅微粉和低α-射线硅微粉）加入到三口烧瓶中，预热，加入氨水使 pH= 8,控制温度于120°C预热2h脱除水分，待温度降至90°C后加入硅微粉质量的0. 5~ 1.5%的偶联剂（或高级脂肪酸及其盐、不饱和有机酸和有机硅）进行表面改性，高速搅拌 90min后，在105°C下干燥，即分别制得改性角形结晶硅微粉、改性球形熔融硅微粉、改性角 形熔融硅微粉和改性低ct-射线硅微粉。
[0034] 本发明以下实施例1-8中，改性环氧基封装材料的制备工艺如下：
[0035] 1、将材料所需的各组分按照对应的百分比加入到高速混合机，待混合均匀后，加 入到热料筒的加料装置中；
[0036] 2、由螺杆将物料送到热料筒的加热区，加热至150~160°C，混合物逐渐软化成熔 融态。
[0037] 3、螺杆继续把塑化的熔融料向喷口推动，同时产生的螺旋压力（150~250MPa)将 塑料推入闭合的模具中。充模时间控制在8~15秒之间。
[0038] 4、此时给锁模系统加以一定的压力（70~lOOMPa)，时间控制在50~100秒之间。 物料在高温高压下，迅速进行化学反应，然后固化成型。
[0039] 5、为防止塑料制品因受到外力而产生变形，脱模之前要先冷却50~150秒。
[0040] 6、启动开模程序，取出成型制品。